電芯及電化學裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種電芯及電化學裝置。電芯包括：正極極片；負極極片，寬度不小于正極極片的寬度；以及隔離膜，置于正極極片和負極極片之間且寬度大于負極極片的寬度；其中，在寬度方向的同一側超出負極極片的區(qū)域的隔離膜的邊緣涂有膠體，以將相鄰層的隔離膜的邊緣粘結在一起。電化學裝置包括：上述電芯；電解液；以及包裝袋，封裝電芯并容納電解液。在本實用新型中，利用膠體將相鄰層的隔離膜的邊緣粘結在一起，可有效防止電芯跌落時電壓下降的風險，大大提高了電芯的可靠性和適應性，電芯設計工藝簡單，成本低廉，膠體對電芯電化學性能無明顯影響，保證電芯高能量密度。
【專利說明】電芯及電化學裝置【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及儲能器件領域，尤其涉及一種電芯及電化學裝置。
【背景技術】
[0002]目前軟包裝鋰離子電池具有能量密度高、安全性好、厚度薄、可定制任意形狀等優(yōu)勢，在高端電子消費品市場占據(jù)主導地位。便攜式電子產(chǎn)品在裝機測試中，會模擬進行跌落測試實驗，以驗證電子產(chǎn)品在消費者手中使用時的可靠性。
[0003]在傳統(tǒng)的軟包裝鋰離子電池中，參照圖1，電芯I由正極極片11、負極極片12和隔離膜13組成，其中負極極片寬度大于正極極片，隔離膜寬度大于負極極片。當電池沿電芯的寬度方向跌落時，電芯的極片由于慣性作用，會有一段位移。若電池向相反方向跌落時，極片則將向相反方向位移。隔離膜13在整個跌落過程中，兩面受到的正極極片11和負極極片12的摩擦力不同，加上本身材質柔軟，反復跌落會造成隔離膜13收縮起皺而不能有效隔離正極極片11和負極極片12，導致電池內部短路，如圖1所示。目前，于2012年I月11日授權公告的中國專利CN101351906B公開了一種使用頂部密封的隔膜的電池組件及包含其的二次電池，其采用了通過固定隔膜以提高電池安全性的方法，將突出電極上端之外的隔膜向一個方向彎曲，熱處理使所述隔膜的彎曲狀態(tài)得以固定，并在彎曲表面形成絕緣覆蓋層。防止外部物質進入電極組件，提高安全性。但此方法存在兩個問題:一是采用與隔膜材料相同的聚烯烴進行熱處理固定，聚烯烴熔融溫度很高(120°C-16(TC)，粘結力差，易導致隔膜變形，工藝難度大。二是絕緣覆蓋層厚度為lmm-3mm，將大大降低電池的能量密度。
實用新型內容
[0004]鑒于【背景技術】中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種電芯及電化學裝置，其能有效防止電芯跌落時電壓下降的風險。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，在第一方面，本實用新型提供了一種電芯，其包括:正極極片；負極極片，寬度不小于正極極片的寬度；以及隔離膜，置于正極極片和負極極片之間且寬度大于負極極片的寬度；其中，在寬度方向的同一側超出負極極片的區(qū)域的隔離膜的邊緣涂有膠體，以將相鄰層的隔離膜的邊緣粘結在一起。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，在第二方面，本實用新型提供了一種電化學裝置，其包括:電芯；電解液；以及包裝袋，封裝電芯并容納電解液；其中，所述電芯為根據(jù)本實用新型第一方面所述的電芯。
[0007]本實用新型的有益效果如下:
[0008]利用膠體將相鄰層的隔離膜的邊緣粘結在一起，使相鄰層的隔離膜之間形成良好的相互力，保證電芯反復跌落時，電芯中的隔離膜不會因兩面受到正極極片和負極極片的摩擦力不同而收縮起皺 ，從而有效地將正極極片與負極極片隔絕開來，避免正極極片與負極極片接觸造成電芯內部短路。同時，由于膠體具有良好的彈性，可以起到良好的緩沖作用。本實用新型的電芯設計工藝簡單，成本低廉，膠體對電芯電化學性能無明顯影響，保證電芯高能量密度。由此，本實用新型的電芯可有效防止電芯跌落時電壓下降的風險，大大提高了電芯的可靠性和適應性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為現(xiàn)有的軟包裝鋰離子電池由于跌落導致隔離膜收縮起皺的結構示意圖；
[0010]圖2為根據(jù)本實用新型一實施例的電芯及電化學裝置的結構示意圖；
[0011]圖3為根據(jù)本實用新型一實施例的電芯及電化學裝置的結構示意圖；
[0012]圖4為根據(jù)本實用新型一實施例的電芯及電化學裝置的結構示意圖；以及
[0013]圖5為根據(jù)本實用新型一實施例的電芯及電化學裝置的結構示意圖。
[0014]其中，附圖標記說明如下:
[0015]1電芯131邊緣
[0016]11正極極片 132膠體
[0017]12負極極片 2包裝袋
[0018]13隔離膜W寬度方向
【具體實施方式】
[0019]下面參照附圖來詳細說明根據(jù)本實用新型的電芯及電化學裝置。
[0020]首先說明根據(jù)本實用新型第一方面的電芯I。
[0021]參照圖2至圖5，根據(jù)本實用新型的電芯I包括:正極極片11 ;負極極片12，寬度不小于正極極片11的寬度；以及隔離膜13，置于正極極片11和負極極片12之間且寬度大于負極極片12的寬度；其中，在寬度方向W的同一側超出負極極片12的區(qū)域的隔離膜13的邊緣131涂有膠體132，以將相鄰層的隔離膜13的邊緣131粘結在一起。
[0022]本實用新型的電芯利用膠體132將相鄰層的隔離膜13的邊緣131粘結在一起，使相鄰層的隔離膜13之間形成良好的相互力，保證電芯反復跌落時，電芯中的隔離膜3不會因兩面受到正極極片11和負極極片12的摩擦力不同而收縮起皺，從而有效地將正極極片11與負極極片21隔絕開來，避免正極極片11與負極極片21接觸造成電芯內部短路。同時，由于膠體132具有良好的彈性，可以起到良好的緩沖作用。本實用新型的電芯設計工藝簡單，成本低廉，膠體132對電芯電化學性能無明顯影響，保證電芯高能量密度。由此，本實用新型的電芯可有效防止電芯跌落時電壓下降的風險，大大提高了電芯的可靠性和適應性。
[0023]在根據(jù)本實用新型的電芯I的一實施例中，參照圖2至圖5，優(yōu)選地，負極極片12的寬度大于正極極片11的寬度，從而防止析鋰現(xiàn)象的發(fā)生。
[0024]在根據(jù)本實用新型的電芯I的一實施例中，參照圖2和圖5，僅位于電芯I的一側的隔離膜13的邊緣131 (即沿寬度方向W的一側，在圖中為電芯I的底部，隔離膜13的邊緣131在寬度方向W的該側超出負極極片12)涂有膠體132，當然也可以僅位于電芯I的頂部的隔離膜13的邊緣131 (隔離膜13的邊緣131在寬度方向W的該側超出負極極片12)涂有膠體132 ;而在另一實施例中，參照圖3和圖4，隔離膜13的邊緣131在寬度方向W的兩側超出負極極片12，位于電芯I的寬度方向W的兩側(即沿寬度方向W的兩側，在圖中為電芯I的底部和頂部)的隔離膜13的邊緣131涂有膠體132。
[0025]在根據(jù)本實用新型的電芯I的一實施例中，參照圖3至圖5，在寬度方向W的同一側超出負極極片12的區(qū)域的隔離膜13的邊緣131部分地(參見圖3的頂部)或全部地(參見圖3的底部、圖4的頂部和底部、圖5的底部)涂有膠體132。
[0026]在根據(jù)本實用新型的電芯I的一實施例中，參照圖2至圖4，在寬度方向W的同一側超出負極極片12的區(qū)域的所有隔離膜13的邊緣131全部粘結為一體(參見圖4的頂部)或者多處粘結(參見圖2的底部、圖3的底部和圖4的底部)。
[0027]在根據(jù)本實用新型的電芯I的一實施例中，參照圖5，在寬度方向W的同一側超出負極極片12的區(qū)域的隔離膜13的邊緣131全部涂有膠體132并壓平。壓平后可以使隔離膜13的邊緣131之間的粘結效果更好；另外，壓平后可以避免涂有膠體132的隔離膜13的邊緣131被封裝入頂封區(qū)。
[0028]在根據(jù)本實用新型的電芯I的一實施例中，膠體132可為公知的聚丙烯酸類、有機硅膠類、聚乙烯醇(PVA)、環(huán)氧樹脂、丁苯橡膠(SBR)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氧乙烯(ΡΕ0)、聚氧丙烯(ΡΡ0)、聚丙烯腈(PAN)、石蠟、聚氯乙烯(PVC)中的一種，當然，可以為這些中的幾種。
[0029]在根據(jù)本實用新型的電芯I的一實施例中，膠體132可為采用熱熔法制備的膠體132。在另一實施例中，膠體132可為采用溶解法制備的膠體132。在一實施例中，溶解法采用的溶劑可為純水、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、環(huán)己烷中的一種或幾種。涂覆后使膠體132固化(例如在室溫通風條件下溶劑揮發(fā)，膠體132實現(xiàn)固化)從而將隔離膜13粘結在一起。
[0030]在根據(jù)本實用新型的電芯I的一實施例中，在寬度方向W的同一側超出負極極片12的區(qū)域的隔離膜13的邊緣131的長度可為0.5mm?1.25mm,隔離膜13的邊緣131涂有的膠體132的長度可為0.1mm?0.5mm。在一實施例中，隔離膜13的邊緣131涂有的膠體132的厚度可為5 μ m?50 μ m。
[0031]下面說明根據(jù)本實用新型第二方面的電化學裝置。
[0032]參照圖2至圖5，根據(jù)本實用新型第二方面的電化學裝置包括:電芯I ;電解液(未示出)；以及包裝袋2，封裝電芯I并容納電解液；其中，所述電芯I為根據(jù)本實用新型第一方面所述的電芯I。
[0033]在根據(jù)本實用新型第二方面的電化學裝置的一實施例中，位于電芯I的至少一側的隔離膜13的邊緣131涂有膠體132，且邊緣131通過膠體132與包裝袋2粘結在一起。具體地，參照圖3和圖4，位于電芯I的頂部的隔離膜13的邊緣131涂有膠體132，且所述邊緣131通過所述膠體132與包裝袋2粘結在一起(參照圖3和圖4的頂部)，當然也可以位于電芯I的底部的隔離膜13的邊緣131涂有膠體132，且所述邊緣131通過所述膠體132與包裝袋2粘結在一起。另外，也可以根據(jù)實際需要，使位于電芯I的兩側(頂部和底部)的隔離膜13的邊緣131涂有膠體132，且所述兩側的邊緣131通過所述膠體132與包裝袋2粘結在一起，從而增強安全效果。
[0034]在根據(jù)本實用新型第二方面的電化學裝置的一實施例中，所述電化學裝置為電池或電容器。優(yōu)選為鋰離子電池或超級電容器。
[0035]以下以鋰離子電池為例來對本實用新型第二方面的電化學裝置的跌落安全效果進行舉例說明。
[0036]實施例[0037]正極材料為鈷酸鋰，負極材料為改性石墨，電解液為lmol/L LiPF6/EC+DEC+PC (質量比1:1:1)，隔離膜為16 μ m厚度的PE隔離膜，包裝袋2為鋁塑封裝袋。電芯I由正極極片
11、負極極片12和隔離膜13組成。膠體132采用聚丙烯酸膠，溶于丙酮溶劑，制成流動態(tài)膠液，膠液粘度控制在7000-12000cpS，采用浸蘸法，將電芯I底部露出的隔離膜13在寬度方向W超出負極極片12的區(qū)域的邊緣131 (長度為1mm)浸入膠液，隔離膜13的邊緣131浸入長度控制在約0.3mm，然后室溫通風條件下使膠體132固化(膠體132的厚度為20 μ m)，使相鄰層的隔離膜13的邊緣131部分粘結在一起。然后按照鋰離子電池的制作工藝，即通過將電芯I密封在包裝袋2中、注液等工序裝配成鋰離子電池進行測試。
[0038]對比例
[0039]與實施例不同的是，按照傳統(tǒng)的鋰離子電池的制作工藝裝配成鋰離子電池，即未采用利用膠體132將相鄰層的隔離膜13的邊緣粘結在一起的制作工藝。
[0040]實施例與對比例中的鋰離子電池的充電條件為:使用0.5C恒流充電到4.2V，4.2V為進行1.5米跌落模擬測試的鋰離子電池的額定電壓，恒壓充電到0.05C ;靜置時間為:5分鐘。其放電條件為:使用0.5C恒流放電到3.0V。
[0041]分別對實施例與對比例中的鋰離子電池進行1.5米跌落模擬測試。
[0042]測試設備:萬用表。
[0043]測試方法:將鋰離子電池用強力雙面膠帶固定在設計好的測試裝置中內，保證鋰離子電池和測試裝置在跌落過程中沒有相對移動。跌落所使用的鋰離子電池為滿電狀態(tài)。將工裝放置在1.5米高度的位置，按照六面和四角的順序進行跌落測試，每個方向上各跌落3次。跌落前用萬用表測量鋰離子電池的初始電壓，跌落后記錄鋰離子電池的最終電壓。如果過程中出現(xiàn)電壓差大于0.010V，則表示該鋰離子電池不能通過跌落模擬測試。
[0044]表1實施例與對比例的跌落模擬測試結果
[0045]
【權利要求】
1.一種電芯(I)，包括: 正極極片(11); 負極極片(12)，寬度不小于正極極片(11)的寬度；以及 隔離膜(13)，置于正極極片(11)和負極極片(12)之間且寬度大于負極極片(12)的寬度； 其特征在于， 在寬度方向(W)的同一側超出負極極片(12)的區(qū)域的隔離膜(13)的邊緣(131)涂有膠體(132)，以將相鄰層的隔離膜(13)的邊緣(131)粘結在一起。
2.根據(jù)權利要求1所述的電芯(I)，其特征在于，負極極片(12)的寬度大于正極極片(11)的寬度。
3.根據(jù)權利要求1所述的電芯(1)，其特征在于，隔離膜(13)的邊緣(131)在寬度方向(W)的兩側超出負極極片(12)，且位于電芯(I)的寬度方向(W)的兩側的隔離膜(13)的邊緣(131)涂有膠體(132)。
4.根據(jù)權利要求1所述的電芯(1)，其特征在于，在寬度方向(W)的同一側超出負極極片(12)的區(qū)域的隔離膜(13)的邊緣(131)部分地或全部地涂有膠體(132)。
5.根據(jù)權利要求1所述的電芯(1)，其特征在于，在寬度方向(W)的同一側超出負極極片(12)的區(qū)域所有隔離膜(13)的邊緣(131)全部粘結為一體或者多處粘結。
6.根據(jù)權利要求1所述的電芯(1)，其特征在于，在寬度方向(W)的同一側超出負極極片(12)的區(qū)域的隔離膜(13)的邊緣(131)全部涂有膠體(132)并壓平。
7.根據(jù)權利要求1所述的電芯(1)，其特征在于， 在寬度方向(W)的同一側超出負極極片(12)的區(qū)域的隔離膜(13)的邊緣(131)的長度為 0.5mm ?1.25mm ； 隔離膜(13)的邊緣(131)涂有的膠體(132)的長度為0.1mm?0.5mm； 隔離膜(13)的邊緣(131)涂有的膠體(132)的厚度為5 μ m?50 μ m。
8.一種電化學裝置，包括: 電芯(I)； 電解液；以及 包裝袋(2)，封裝電芯(I)并容納電解液； 其特征在于，所述電芯(I)為根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的電芯(I )。
9.根據(jù)權利要求8所述的電化學裝置，其特征在于，位于電芯(I)的至少一側的隔離膜(13)的邊緣(131)涂有膠體(132)，且邊緣(131)通過膠體(132)與包裝袋(2)粘結在一起。
10.根據(jù)權利要求8所述的電化學裝置，其特征在于，所述電化學裝置為電池或電容器。
【文檔編號】H01M2/14GK203690386SQ201420030788
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權日:2014年1月17日
【發(fā)明者】宋華冰, 李明, 刁泉, 張曉磊, 喻鴻鋼 申請人:東莞新能源科技有限公司